Содержание 

Определение сопротивления, скорости и потребной мощности водоизмещающих и полуглиссирующих судов

Определение наибольшей скорости.

Наибольшая скорость, которой может достичь судно, это та скорость, при которой сопротивление становится равным упору гребного винта. Поэтому, если мы располагаем кривой упора, развиваемого выбранным мотором с данным винтом, то нам останется лишь начертить в одном масштабе кривую полного сопротивления и кривую упора, чтобы получить скорость, при которой они пересекаются. На диаграмме ниже, кроме кривых сопротивления, нанесена и кривая упоров, развиваемых подвесным мотором мощностью N = 25 л. с. Как видим, при моторе N = 25 л. с. наше судно достигнет скорости V = 7,1 м/сек.

Диаграмма сопротивления.

Кривые упоров гребного винта получают сложным расчетным путем; в случае же подвесного мотора такую кривую можно получить сравнительно простым испытанием мотора, установленного на любом легком судне. На рисунке приведены кривые упоров трех подвесных моторов.

Кривые упора трех подвесных моторов.

Однако в практике любительского судостроения в большинстве случаев такими кривыми в процессе проектирования не располагают. Поэтому в начальной стадии проекта, до подбора гребного винта, для приближенного определения наибольшей скорости, на которую можно рассчитывать, поступают следующим образом:

1) строят кривую эффективной (буксировочной) мощности;

2) приближенно оценивают возможную величину общего пропульсивного коэффициента;

3) делят эффективную мощность для нескольких больших скоростей на общий пропульсивный коэффициент;

4) строят кривую потребной мощности, по которой легко найти скорость, достигаемую при заданной мощности.

Вычислить эффективную (буксировочную) мощность после того, как вычислено сопротивление, очень легко; для этого достаточно умножить сопротивление на соответствующую скорость и разделить произведение на 75. На рисунке построена кривая эффективной мощности для нашего примера.

Кривая буксировочной мощности.

Пример.

Расчет буксировочной мощности судна (пример)

Номограмма позволяет определить зф!фективную мощность N_e в л. с. после того, как вычислено сопротивление.

Номограмма для определения наибольшего коэффициента полезного действия гребного винта.

Оценивая величину общего пропульсивного коэффициента, надо помнить, что она зависит в первую очередь от коэффициента полезного действия гребного винта.

Коэффициент полезного действия винта тем выше, чем больше диаметр винта, чем меньше число оборотов и чем лучше (без препятствий) вода подтекает к винту. Значение для правильно выбранного гребного винта тихоходных (до 25 км/час) водоизмещающих мелких судов колеблется от 0,50 до 0,75 в зависимости от типа кормы, силовой передачи, а также числа оборотов винта. В среднем следует принимать = 0,6 в некоторых случаях для оценки возможного к.п.д. винта полезна номограмма, как пользоваться которой покажем на примере.

Пример.

Имеется мотор N=25 л. с., n=1800 об/мин. Требуется определить на какую величину коэффициента полезного действия винта _b можно рассчитывать при скорости хода V = 8 м/сек.

Решение;

а) Соединяем на диаграмме деления 25 и 3 на шкалах 1 и 2;

б) точку пересечения оси 3 с линейкой соединяем с делением 1800 на шкале 4;

в) на шкале 5 находим, что при данных условиях возможно подобрать винт _b =0,716;

г) принимая коэффициент полезного действия механической передачи от мотора к винту _вал= 0,95 и что в данном случае корпус не влияет на работу винта, найдем, что общий пролульсивный коэффициент будет равен:

Чтобы вычислить потребную (тормозную) мощность, надо разделить эффективную мощность на общий про-пульсивный коэффициент. В качестве примера определим потребную мощность судна, кривая эффективной мощности которого показана на рисунке.

Для упрощения примера примем, что _b для всех скоростей одинаков.

При скорости v = 7 м/сек N_e =13,1 л. с., следовательно, потребная мощность для этой скорости равна N_вал = = 13,1 : 0,68= 19,3 л. с.;

при скорости 7,5 м/сек N_e = 15,3 л. с., а N_вал = 15,3 : 0,68 = 22,5 л. с.;

при скорости 8 м/сек N_e = 17,8 л. с., а N_вал =17,8 : 0,68 = 26,2 л. с.

Построим по этим данным кривую потребной мощности по скорости (смотри рисунок ниже).

Кривая потребной мощности.

Проведя затем из деления N=25 л. с, горизонталь до пересечения с построенной кривой и опустив из дочки пересечения вертикаль, найдем, что судно, взятое нами в качестве примера, при двигателе N = 25 л. с. и n = 1800 обIмин может достичь скорости около 8 м/сек (7,8 м/сек).

Для оценки полученных результатов определим наибольшую скорость, которую могли бы получить, если бы установили на судне подвесной мотор мощностью N = 25 л. с., кривая упоров которого приведена на рисунке ранее.

На рисунке диаграммы сопротивления, кроме кривых сопротивления, пунктиром показана эта кривая упоров; как видно, она пересекает кривую суммарного сопротивления голого корпуса на скорости V = 6,9 м/сек. Следовательно, пользуясь номограммой, мы определили наибольшую Скорость как V = 7,8 м/сек=28 км/час, а пользуясь кривой упоров, полученной экспериментально (при винте D = = 267 мм и H = 318 мм), V = 25 км/час.

Вместо того чтобы пользоваться номограммой зная сопротивление и задавшись значениями общего пропульсивного коэффициента сразу определить потребную мощность. Конечно, при,этом ответ будет несколько менее точным, чем при вычислении.
Очень часто требуется приближенно определить наибольшую достижимую скорость и потребную мощность, yе располагая временем и данными для описанных выше вычислений. В этих случаях применяют приближенные формулы, основанные на статистических данных.

Номограмма приведена для определения скорости тихоходных водоизмещающих судов при заданных L N_вал D по формуле Томалина:

Этой же номограммой можно пользоваться для определения потребной мощности при заданных L, D и v, где L - измеряется в м, D — в т, v — в км/час, N_вал — в л. с.
Для определения скорости по этой номограмме соединяем деления шкал 1 и 2, а затем точку, полученную на оси 5, с делением на оси 4; ответ читаем на шкале 5.

Для определения потребной мощности при задан» ных v, L, D надо соединить деления шкал 4 и 5, а затем полученную при этом точку пересечения на оси 3 соединить со шкалой 1; ответ прочитаем на шкале 2.

Для приближенного определения буксировочной мощности голого корпуса с круглоскулыми обводами можно пользоваться диаграммами Хеншке, на которых приведены кривые N₁ для судов длиной 6, 8 и 10 метров.

Диаграмма Хеншке. Для определения буксировачной мощности круглоскулых судов до 6м.

Диаграмма Хеншке. Для определения буксировачной мощности круглоскулых судов до 8м.

Диаграмма Хеншке. Для определения буксировачной мощности круглоскулых судов до 10м.

Вычислив для судна величину K по формуле

* V - объемное водоизмещение в м³ (или весовое в т).

или номограмме,

Номограмма для определения коэффициента K.

на соответствующей диаграмме находим или вычерчиваем от руки кривую N_e для вычисленного значения K.

Если же длина судна находится между 6 и 8 или 8 и 10 м, то надо найти или вычертить кривые N_e на двух диаграммах и затем перевести их на одну общую диаграмму на кальке.

* При переносе кривых на общую диаграмму необходимо, что-при этом совпадали деления горизонтальной и вертикальной шкал.

Имея две кривые N_e можно вычертить между ними третью, относящуюся к интересующей нас промежуточной длине судна.

Для определения скорости хода V-образных судов водоизмещением до 5 т, рассчитанных на переходный режим, можно пользоваться номограммой, построенной для формулы Ю. В. Емельянова.

Для приближенного определения скорости хода водоизмещающих небыстроходных катеров и больших туристских моторных лодок с подвесным мотором можно пользоваться следующей «шведской» формулой:

где;

v — скорость, км/час;

N — мощность двигателя, л. с.;

L -- длина корпуса по ГВЛ;

D — полное водоизмещение, т;

C - коэффициент, равный 4.2 для круглоскулых обводов и 3,8 для остроскулых.

Вычислив величину NL/D, можно определить скорость хода судна по приведенной ниже диаграмме.

Диаграмма для определения наибольшей скорости хода малых водоизмещающих небыстроходных катеров и туристических моторных лодок с подвесным мотором.

Читать далее: Расчет ходкости. Определение сопротивления, скорости и потребной мощности глиссирующих судов.